- 復雜注塑模具設計新方法及案例
- 文根保
- 3952字
- 2020-04-10 16:49:41
2.2 注塑件上的成型加工痕跡
注塑件在成型加工過程中,除了具有模具結構成型的痕跡之外,還具有成型加工的痕跡或稱缺陷痕跡或弊病痕跡。缺陷痕跡有的是因注塑件設計不當而產生的;有的是因模具結構設計不當而產生的;有的是因澆注系統選擇不當而產生的;有的是因加工工藝方法不當所產生的;有的是因加工參數選擇不當而產生的;有的是因所用材料型號和質量及添加劑不當而產生的;有的是因前置處理或后處理不當而產生的;還可能因設備、加工環境等原因所產生。其中對模具影響最大的原因,是因注塑件設計、模具結構設計和澆注系統設計不當所產生的。因為在這種情況下是需要修改模具或推倒現有的模具結構方案,再重新進行模具的設計和制造才能消除這些缺陷痕跡。有時不僅要重新設計注塑模,甚至還要重新設計注塑件。如此,就要進行模具的修改或重新進行模具的設計和制造,這樣必定會造成模具和產品生產時間的滯后和經濟的損失,甚至失去市場的嚴重后果。對于非注塑件結構和模具結構及澆注系統所產生的缺陷痕跡,只要通過試模,找出缺陷產生的原因后加以改進塑料品種、質量、配方、工藝方法、加工參數、設備和加工環境等后便可消除。
2.2.1 流痕
流痕是指注塑件的表面上出現了一些大小不同突出的粗糙斑塊,如圖2-8 所示,流痕是料流溫度和模具溫度影響類型的缺陷。流痕主要是注塑件在成型過程中,塑料熔體遇冷形成的冷凝分子團在填充的過程中,散布在流程中并逐漸地增大而形成的。料流失穩流動和低溫的薄膜前鋒都是產生流痕的主要因素。此外塑料的流動性差;料粒不勻或料粒過大;料中混入雜質和不同品種的料;模具的溫度低及噴嘴的溫度低;模具無主澆道或主澆道過短;模具無冷料穴;噴嘴溫度低,熔體的溫度過低,塑料塑化不良;塑化不勻,注射速度低,成型時間短;注射機的容量接近注塑件的質量,注射機塑化能力不足也是產生流痕的原因。

圖2-8 流痕
2.2.2 熔接痕
熔接痕也稱為結合線,如圖2-9所示,熔接痕屬于溫度影響類型的缺陷。塑料熔體分流匯合時的料溫降低、樹脂與附和物不相溶等原因導致在熔料分流匯合處產生不規則的熔接痕,即沿注塑件表面或內部產生了明顯且細的接縫線。產生熔接痕的主要原因有物料內滲有不相溶的塑料與添加劑;使用脫模劑不當;存在不相溶的油質;使用了鋁箔薄片狀著色劑;脫模劑過多;熔料充氣過多;塑料流動性差;纖維填料分布融合不良;模溫低、模具冷卻系統不當;澆口過多;模具內存在著水分和潤滑劑,模具排氣不良;塑料流動性差、冷卻速度快;存在著冷凝料、料溫低;注射速度慢、注射壓力小;注塑件形狀不良、壁厚太薄及壁厚不均勻; 嵌件溫度低、嵌件過多、嵌件形狀不良等。

圖2-9 熔接痕
2.2.3 縮痕
注塑件表面上產生不規則的凹陷現象稱為縮痕,也可稱為塌坑、凹痕、凹陷和下陷等。縮痕如圖2-10所示,是為因冷卻收縮影響類型的缺陷。產生的主要原因:保壓補塑不良;注塑件冷卻不勻;加料不夠、供料不足、余料不夠;澆口位置不當、模溫高或模溫低、易出真空泡;流道和澆口太小、澆口數量不夠;注射和保壓時間短;熔料流動不良或溢料過多;料溫高、冷卻時間短、易出縮痕;注射壓力小、注射速度慢;壁太厚或壁厚不勻引起收縮量不等及塑料收縮率過大等。

圖2-10 縮痕
2.2.4 填充不足
塑料熔體填充不滿型腔,使得注塑件殘缺不全稱為填充不足或缺料。填充不足如圖2-11所示。填充不足屬于缺料影響類型的缺陷。產生的主要原因是供料不足、熔料填充流動不良、充氣過多及排氣不良等。

圖2-11 填充不足
2.2.5 銀紋
銀紋又可稱為水跡痕或冷跡痕。由于料內的潮氣或充氣或揮發物過多;熔體受剪切作用過大;熔料與模具表面密合不良,或急速冷卻或混入異料或分解變質,使注塑件表面沿料流方向出現銀白色光澤的針狀條紋或云母片狀斑紋的現象稱為銀紋,如圖2-12所示。產生銀紋的原因有物料中含水分高,存在著低揮發物,物料中充有氣體;配料不當、混入異料或不相溶料;澆道和澆口較??;熔料從注塑件薄壁處流入厚壁處;排氣不良;模溫高;模具型腔表面存在著水分,潤滑油或脫模劑過多,模劑選用不當;模溫低、注射壓力小、注射速度低;塑料熔料溫度太高;注射壓力小等。

圖2-12 銀紋
2.2.6 裂紋
裂痕是指注塑件的表面和內部產生了細裂紋或開裂的現象,塑料件表面裂痕可以用眼睛觀察到,內部裂痕可以通過氣孔檢測儀或X光機探測到。產生裂紋的主要原因是塑料性脆、混入異料或雜質;ABS塑料或耐沖擊聚苯乙烯塑料易出現細裂痕;塑料收縮方向性過大或填料分布不均勻;脫模時頂出不良;料溫太低或不均勻;澆口尺寸大及形式不當;冷卻時間過長或冷卻過快;嵌件未預熱或預熱不夠或清洗不干凈;成型條件不當、內應力過大;脫模劑使用不當;注塑件脫模之后或后處理之后冷卻不均勻;注塑件翹曲變形、熔接不良;注塑件保管不良或與溶劑接觸;注塑件壁薄、脫模斜度小、存在著尖角與缺口等。
2.2.7 噴射痕
塑料熔體高速注射時,在澆口處出現回形狀的波紋稱為噴射痕,如圖2-13所示。產生噴射痕的主要原因有塑料熔體注射速度高;螺桿轉速高;注塑機背壓高;成型加工循環周期長,噴嘴有滴垂現象;塑料含有水分,模腔內滲有水或揮發物;料筒和噴嘴溫度低;料溫低、模溫低;澆口截面小、澆口位置不當、無冷料穴或冷料穴位置不當、設置排氣孔等。

圖2-13 噴射痕
2.2.8 波紋
波紋是指注塑件的表面上存在著像水波紋的細線,這種波紋的細線稱為波紋,如圖2-14所示。主要是由于熔料沿著模具表面不是平滑地流動填充型腔,而是呈半固態的波動狀態沿著型腔表面流動或熔料流動存在著滯流的現象。產生的主要原因有塑料流動性差、供料不足、料溫低;冷料穴設置不當、存在著冷料;模具冷卻系統不當;澆注系統流程長、截面小、澆口尺寸小及其形式和位置不當;流動曲折、狹窄和粗糙度大;模溫低和噴嘴溫度低;注射壓力小、注射速度慢;注塑件壁薄、面積大、形狀復雜等。

圖2-14 波紋
2.2.9 翹曲(變形)
翹曲(變形)是指注塑件發生了形狀的畸變、翹曲不平或型孔偏斜、壁厚不均勻等現象。變形如圖2-15所示。

圖2-15 變形
產生翹曲主要原因是塑料塑化不均勻、供料填充不足或過量、纖維填料分布不均勻;模溫高;澆口部分填充作用過分、模溫低;模具強度不良;模具精度不良、定位不可靠或磨損;澆口位置不當、熔料直接沖擊型芯或型芯兩側受力不均勻;噴嘴孔徑及澆口尺寸過小;注塑件冷卻不均勻、冷卻時間不夠;料溫低;注射壓力高、注射速度高;冷卻時間短;脫模時注塑件受力不均勻、脫模后冷卻不當;注塑件后處理不良、保存不良;注射壓力小、注射速度快;保壓補塑不足;料溫高;保壓補塑過大、注射壓力過大;料溫不均勻;注塑件壁厚不均勻、強度不足;注塑件形狀不良;嵌件分布不當及預熱不良等。
2.2.10 變色
注塑件局部的顏色發生了變化稱為變色(泛白也是變色),如圖2-16所示。產生的主要原因是注塑件局部溫度相差太大;塑料未充分干燥,螺桿內殘留其他塑料或雜物、料溫高、塑料停留在料筒的時間長;模具局部存在著氣體,澆道和澆口的截面較小和模溫過高;注射壓力高、注射時間長、螺桿回轉速高和背壓高、噴嘴溫度高、循環周期長等。

圖2-16 泛白與變色
2.2.11 過熱痕
過熱痕指在注塑件成型溫度產生熱分解或料中存在可燃性揮發物、空氣或塑料顆粒經反復預熱,塑料在高溫高壓下分解燃燒使注塑件表面或整體呈現碳狀燒傷的現象,如圖2-17所示。出現過熱的注塑件脆性、強度和剛度降低而無法正常使用。產生的主要原因是水敏感性塑料干燥不良;噴涂潤滑劑過量、可燃性揮發物過多;含有過量的細小顆?;蚍勰辉偕系谋壤^高;塑料粒中存在著碎屑卡入柱塞及料筒之間的間隙;噴嘴及模具的死角存有儲料或料筒清洗不干凈;染色不勻,存在著深色的塑料,色母變質;模具的排氣不良;模具的澆注系統設計不合理;模具型腔表面不潔,存在可燃性的揮發物;熔體溫度過高;注射壓力過大、螺桿的轉速過高;模具的鎖模力太大;背壓過小;加料量少;注射機的柱塞或螺桿及噴嘴磨損等。

圖2-17 過熱痕
2.2.12 氣泡
氣泡是熔體內充氣過多或排氣不良,導致注塑件內殘留氣體,形成的體積較小或成串的空穴稱為氣泡,如圖2-18所示。產生氣泡主要原因是塑料含有水分、溶劑或易揮發物;料溫高、加熱時間長、塑料降聚分解、料粒太細和不勻;注塑件結構不良,模具型腔內含有水分和油脂,或脫模劑使用不當;模溫低、模具排氣不良;流道不良有儲氣死角;注射壓力??;注射速度太快、背壓小,柱塞或螺桿退回過早;料筒近料斗端溫度高、加料端混入空氣或回流翻料、噴嘴直徑過小和無襯墊等。

圖2-18 氣泡
注塑件上成型加工的痕跡,通俗講就是注塑件上的缺陷或弊病痕跡,是不允許存留的。注塑件成型加工的工藝人員與這些缺陷痕跡的博弈,就是他們工作內容的全部,可以這么說工藝人員的工作就是與注塑件缺陷進行斗爭。其艱難的程度絕不亞于注塑模結構的設計,甚至遠超出了注塑模結構的設計和制造。注塑件上的缺陷若得不到有效的根治,注塑件就是不合格的,注塑模也被視為是不合格的。究其原因與注塑件上成型加工痕跡與注塑件結構設計、注塑件的材料、注塑件的工藝路線的制訂、注射設備的選用、注塑工藝參數的選取、注塑模具結構的設計和注塑模溫控與澆注系統的設計有關,甚至與注塑生產的環境有關。影響注塑件上的成型加工痕跡的因素有很多,導致注塑件產生缺陷的原因也很復雜,相應地整治起來也就比較麻煩了。
要想全面地整治所有注塑件上的缺陷,應該對所有的缺陷作出正確的定義,給出各種缺陷痕跡的照片,并附有各種缺陷痕跡形成的原因和根治缺陷的措施及整治效果的文件。這就是注塑件缺陷痕跡與整治技術規范文件或者是缺陷整治行業的標準。有了這種文件對注塑成型加工質量的提高會產生實際而深遠的影響,還可以更進一步提高我國注塑成型加工的水平和產生重大的經濟性效果。時至今日,還沒有一個權威性的注塑件缺陷整治行業性標準,這是導致注塑件缺陷整治混亂的根源。隨著我國注塑工藝水平的提高和注塑產量的迅速增加,制訂注塑件缺陷整治行業性標準是勢在必行的事情了,希望有關部門盡早出臺這個行業性標準。